專利名稱：一種預(yù)編碼方法和裝置以及解碼方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種預(yù)編碼方法和裝置以及解碼方法和
直O(jiān)
背景技術(shù)：
在無線通信系統(tǒng)中，不同用戶的信號存在相互干擾，在高斯干擾信道中，各個用戶 知道各自完整的信道信息，但各個用戶之間數(shù)據(jù)不能共享，無法進行聯(lián)合發(fā)送。如
圖1所 示，顯示了兩用戶的高斯干擾信道，在用戶之間存在干擾。在消除用戶之間干擾的 同時，如何提高高斯干擾信道的容量一直是制約技術(shù)發(fā)展的主要瓶頸之一。在干擾信道下避免用戶間相互干擾的傳統(tǒng)解決方案是采用正交化，如時分多址 (TDMA)技術(shù)、頻分多址(FDMA)技術(shù)等。如圖2所示，顯示了 TDMA系統(tǒng)的示意圖。TDMA系統(tǒng) 中，不同的用戶在不同的時刻發(fā)送數(shù)據(jù)，從而避免了用戶間的相互干擾。與TDMA類似，F(xiàn)DMA 系統(tǒng)中不同的用戶在不同的頻率上發(fā)送數(shù)據(jù)，也能避免用戶間的相互干擾。鑒于傳統(tǒng)解決方案中的缺點，隨著對高斯干擾信道的深入研究，提出了利用干擾 對齊解決用戶間相互干擾的方法。干擾對齊是在已知完整信道信息的情況下，通過發(fā)射端 預(yù)處理，將每個接收端的有用信號與干擾信號在空間上分離，而不同發(fā)射端對該接收端的 干擾均對齊到相同的空間維度上，從而避免干擾的影響，達(dá)到提升容量的目點。由于高斯干 擾信道容量以及干擾對齊的研究尚處于初步階段，干擾對齊的方法目前還是研究的熱點?，F(xiàn)有技術(shù)提供了一種特殊信道下干擾對齊的例子。如圖3所示，這種特殊信道中 包括K個發(fā)射端和K個接收端，每個發(fā)射端到目的接收端的信道響應(yīng)為1，而其對所有用戶 的干擾信道相應(yīng)為i，如假設(shè)發(fā)射信號為信號空間的實部，則第k接收端的接收信號為
權(quán)利要求
1.一種預(yù)編碼方法，其特征在于，所述方法包括根據(jù)各發(fā)射端要發(fā)送的數(shù)據(jù)向量的均方誤差之和，計算各發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣； 利用所述預(yù)編碼矩陣對各發(fā)射端的數(shù)據(jù)進行預(yù)編碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)編碼方法，其特征在于，所述根據(jù)各發(fā)射端要發(fā)送的數(shù)據(jù) 向量的均方誤差之和，計算各發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣具體為根據(jù)各發(fā)射端要發(fā)送的數(shù)據(jù)向量的均方誤差之和的最小值，計算各發(fā)射端的預(yù)編碼矩 陣；或者，根據(jù)各發(fā)射端要發(fā)送的數(shù)據(jù)向量的均方誤差之和與權(quán)重因子乘積的最小值，計算各發(fā) 射端的預(yù)編碼矩陣；或者，根據(jù)各發(fā)射端要發(fā)送的數(shù)據(jù)向量的均方誤差之和與偏差參數(shù)的總和或差值的最小值， 計算各發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的預(yù)編碼方法，其特征在于，所述根據(jù)各發(fā)射端要發(fā)送的數(shù) 據(jù)向量的均方誤差之和，計算各發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣具體為根據(jù)各發(fā)射端要發(fā)送的數(shù)據(jù)向量的均方誤差之和的最小值，或者根據(jù)各發(fā)射端要發(fā)送 的數(shù)據(jù)向量的均方誤差之和與權(quán)重因子乘積的最小值，或者根據(jù)各發(fā)射端要發(fā)送的數(shù)據(jù)向 量的均方誤差之和與偏差參數(shù)的總和或差值的最小值，以及發(fā)射端相應(yīng)的發(fā)送功率約束， 構(gòu)造相應(yīng)的拉格朗日函數(shù)；根據(jù)所述拉格朗日函數(shù)的優(yōu)化條件，得到所述預(yù)編碼矩陣的表達(dá)式和解碼矩陣的表達(dá)式；利用所述預(yù)編碼矩陣的表達(dá)式和解碼矩陣的表達(dá)式以及所述預(yù)編碼矩陣的初始值，迭 代計算得到所述預(yù)編碼矩陣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的預(yù)編碼方法，其特征在于，所述方法具體包括根據(jù)所述各發(fā)射端要發(fā)送的數(shù)據(jù)向量的均方誤差之和的最小值與發(fā)射端相應(yīng)的發(fā)送功率約束，構(gòu)造如下所示的拉格朗日函數(shù) κKr= Σ MSEk +J^Ak [tr(vk liVlc )-Pk k=\ k=\根據(jù)所述拉格朗日函數(shù)的KKT條件，得到如下所示的預(yù)編碼矩陣的表達(dá)式和解碼矩陣 的表達(dá)式vk ^ ^H^Ri" RiHik+λ,Ι)~ι H kkHRkH ke{l,-,K}i=\Rk = vkHHkkH (YjHkiViVi11 HkiH + Gn1IYx ke{l,-,K} ,.=1利用所述預(yù)編碼矩陣的表達(dá)式和解碼矩陣的表達(dá)式及所述預(yù)編碼矩陣的初始值，迭代 計算得到所述預(yù)編碼矩陣；其中，Vk為發(fā)射端k的預(yù)編碼矩陣，Rk為接收端k的解碼矩陣，發(fā)射端k的發(fā)送功率約 束表示為Pk = tr (Vk1Vk)，入&為對應(yīng)于發(fā)射端k的發(fā)送功率約束的拉格朗日乘子， 發(fā)射端k要發(fā)送的數(shù)據(jù)向量的均方誤差，K表示發(fā)射端或接收端數(shù)量，k為發(fā)射端序號，ο η2 為加性高斯白噪聲的方差，Hik為從發(fā)射端k到接收端i的信道系數(shù)矩陣，i為序號。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的預(yù)編碼方法，其特征在于，所述方法具體包括 根據(jù)所述各發(fā)射端要發(fā)送的數(shù)據(jù)向量的均方誤差之和的最小值與發(fā)射端相應(yīng)的發(fā)送 功率約束，構(gòu)造如下所示的拉格朗日函數(shù)根據(jù)所述拉格朗日函數(shù)的KKT條件，得到如下所示的預(yù)編碼矩陣的表達(dá)式和解碼矩陣 的表達(dá)式
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的預(yù)編碼方法，其特征在于，所述利用所述預(yù)編碼矩陣的表達(dá) 式和解碼矩陣的表達(dá)式及所述預(yù)編碼矩陣的初始值，迭代計算得到所述預(yù)編碼矩陣包括根據(jù)所述預(yù)編碼矩陣的初始值，利用所述解碼矩陣的表達(dá)式計算各解碼矩陣；利用計算得到的所述解碼矩陣，計算得到當(dāng)前迭代的拉格朗日乘子；根據(jù)所述當(dāng)前迭代的拉格朗日乘子，更新所述預(yù)編碼矩陣；用更新后的預(yù)編碼矩陣替換所述預(yù)編碼矩陣的初始值，以迭代計算所述預(yù)編碼矩陣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)編碼方法，其特征在于，所述用更新后的預(yù)編碼矩陣替換 所述預(yù)編碼矩陣的初始值，以迭代計算所述預(yù)編碼矩陣包括當(dāng)?shù)螖?shù)達(dá)到預(yù)定值時，將當(dāng)前迭代得到的預(yù)編碼矩陣作為所述預(yù)編碼矩陣；或者，在當(dāng)前迭代得到的預(yù)編碼矩陣與上一次迭代得到的預(yù)編碼矩陣之差的范數(shù)小于預(yù)定 值時，將當(dāng)前迭代得到的預(yù)編碼矩陣作為所述預(yù)編碼矩陣；或者，在當(dāng)前迭代得到的發(fā)射端的總的均方誤差與上一次迭代得到的發(fā)射端的總的均方誤 差之差的絕對值小于預(yù)定值時，將當(dāng)前迭代得到的預(yù)編碼矩陣作為所述預(yù)編碼矩陣。
8.一種解碼方法，其特征在于，所述方法包括接收來自發(fā)射端的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)采用預(yù)編碼矩陣進行預(yù)編碼；利用解碼矩陣對接收到的數(shù)據(jù)進行解碼，獲得有效信號；其中，所述解碼矩陣和預(yù)編碼矩陣是根據(jù)各發(fā)射端要發(fā)送的數(shù)據(jù)向量的均方誤差之和計算得到的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的解碼方法，其特征在于，所述解碼矩陣和預(yù)編碼矩陣是根據(jù)各發(fā)射端要發(fā)送的數(shù)據(jù)向量的均方誤差之和的最小值，與發(fā)射端相應(yīng)的發(fā)送功率約束計算得到的，所述解碼矩陣具有如下所示的表達(dá)式
10.一種預(yù)編碼裝置，其特征在于，所述裝置包括計算單元，用于根據(jù)各發(fā)射端要發(fā)送的數(shù)據(jù)向量的均方誤差之和，計算各發(fā)射端的預(yù) 編碼矩陣；預(yù)編碼單元，用于利用所述計算單元得到的預(yù)編碼矩陣對各發(fā)射端的數(shù)據(jù)進行預(yù)編碼。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的預(yù)編碼裝置，其特征在于，所述計算單元，具體用于根據(jù)各 發(fā)射端要發(fā)送的數(shù)據(jù)向量的均方誤差之和的最小值，計算各發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣；或者，根據(jù)各發(fā)射端要發(fā)送的數(shù)據(jù)向量的均方誤差之和與權(quán)重因子乘積的最小值，計算各發(fā) 射端的預(yù)編碼矩陣；或者，根據(jù)各發(fā)射端要發(fā)送的數(shù)據(jù)向量的均方誤差之和與偏差參數(shù)的總和或差值的最小值， 計算各發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的預(yù)編碼裝置，其特征在于，所述計算單元包括表達(dá)式獲得模塊，用于根據(jù)各發(fā)射端要發(fā)送的數(shù)據(jù)向量的均方誤差之和的最小值，或 者根據(jù)各發(fā)射端要發(fā)送的數(shù)據(jù)向量的均方誤差之和與權(quán)重因子乘積的最小值，或者根據(jù)各 發(fā)射端要發(fā)送的數(shù)據(jù)向量的均方誤差之和與偏差參數(shù)的總和或差值的最小值，以及發(fā)射端 相應(yīng)的發(fā)送功率約束，構(gòu)造相應(yīng)的拉格朗日函數(shù)；根據(jù)所述拉格朗日函數(shù)的優(yōu)化條件，得到 所述預(yù)編碼矩陣的表達(dá)式和解碼矩陣的表達(dá)式；迭代模塊，用于利用所述表達(dá)式獲得模塊得到的預(yù)編碼矩陣的表達(dá)式和解碼矩陣的表 達(dá)式及所述預(yù)編碼矩陣的初始值，迭代計算得到所述預(yù)編碼矩陣。
13.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的預(yù)編碼裝置，其特征在于，所述表達(dá)式獲得模塊，具體用于根據(jù)所述發(fā)射端要發(fā)送的數(shù)據(jù)向量的均方誤差之和的 最小值與發(fā)射端相應(yīng)的發(fā)送功率約束，構(gòu)造如下所示的拉格朗日函數(shù)
14.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的預(yù)編碼裝置，其特征在于，所述迭代模塊，具體用于根據(jù)所述預(yù)編碼矩陣的初始值，利用所述解碼矩陣的表達(dá)式 計算各解碼矩陣；利用計算得到的所述解碼矩陣，計算得到當(dāng)前迭代的拉格朗日乘子；根 據(jù)所述當(dāng)前迭代的拉格朗日乘子，更新所述預(yù)編碼矩陣；用更新后的預(yù)編碼矩陣替換所述 預(yù)編碼矩陣的初始值，以迭代計算所述預(yù)編碼矩陣。
15.一種解碼裝置，其特征在于，所述裝置包括接收單元，用于接收來自發(fā)射端的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)采用預(yù)編碼矩陣進行預(yù)編碼；解碼單元，用于利用解碼矩陣對所述接收單元接收到的數(shù)據(jù)進行解碼，獲得有效信號， 其中，所述解碼矩陣和預(yù)編碼矩陣是根據(jù)各發(fā)射端要發(fā)送的數(shù)據(jù)向量的均方誤差之和計算 得到的。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的解碼裝置，其特征在于，所述解碼矩陣和預(yù)編碼矩陣是根 據(jù)各發(fā)射端要發(fā)送的數(shù)據(jù)向量的均方誤差之和的最小值，與發(fā)射端相應(yīng)的發(fā)送功率約束計 算得到的，所述解碼單元，具體用于采用具有如下所示表達(dá)式的解碼矩陣對所述接收單元 接收到的數(shù)據(jù)進行解碼，獲得有效信號
全文摘要
本發(fā)明公開了一種預(yù)編碼方法和裝置以及解碼方法和裝置，涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，實現(xiàn)了一種性能優(yōu)越的干擾對齊方法，能夠有效提高多用戶干擾系統(tǒng)的容量，降低用戶間的相互干擾。本發(fā)明實施例提供的預(yù)編碼方法包括根據(jù)各發(fā)射端要發(fā)送的數(shù)據(jù)向量的均方誤差之和，計算各發(fā)射端的預(yù)編碼矩陣；利用所述預(yù)編碼矩陣對各發(fā)射端的數(shù)據(jù)進行預(yù)編碼。本發(fā)明具有廣泛的應(yīng)用前景，例如，可應(yīng)用在LTE中、LTE-Advanced的CoMP技術(shù)中等。
文檔編號H04B7/06GK102104453SQ20091025945
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者李斌, 沈暉, 羅毅 申請人:華為技術(shù)有限公司